|
Органоиды для расширения мозга у людей
|
|
|
|
Что делает нас людьми? По мнению нейробиологов, это наша неокортекс. Этот внешний слой мозга богат нейронами и позволяет нам абстрактно мыслить, создавать произведения искусства и говорить на сложных языках. Международная команда под руководством доктора Марейке Альберта из Дрезденского центра регенеративной терапии (CRTD) Дрезденского технологического университета выявила новый фактор, который, возможно, способствовал расширению неокортекса у людей. Исследование было опубликовано в журнале EMBO. Неокортекс - это характерный складчатый внешний слой мозга, напоминающий грецкий орех. Он отвечает за высшие когнитивные функции. "Неокортекс - это самая недавно эволюционировавшая часть мозга", - говорит доктор Альберт, руководитель исследовательской группы CRTD. "У всех млекопитающих есть неокортекс, но он различается по размеру и сложности. Неокортекс человека и приматов имеет складки, в то время как, например, у мышей неокортекс абсолютно гладкий, без каких-либо складок".
|
|
|
|
Складки, характерные для человеческого мозга, увеличивают площадь поверхности неокортекса. В неокортексе человека больше нейронов, которые поддерживают сложные когнитивные функции. Молекулярные механизмы, управляющие эволюцией неокортекса, все еще в значительной степени неизвестны. "Какие гены ответственны за межвидовые различия в размерах неокортекса? Какие факторы способствовали расширению мозга у людей? Ответы на эти вопросы имеют решающее значение для понимания развития человеческого мозга и потенциального лечения расстройств психического здоровья", - объясняет доктор Альберт. Чтобы найти факторы, влияющие на расширение мозга, группа Альберта сравнила развивающийся мозг мышей и человека. "Стволовые клетки у мышей делятся не так сильно и производят не так много нейронов по сравнению с приматами. У людей, с другой стороны, в развивающемся мозге большое количество стволовых клеток. Этот сильно расширенный пул стволовых клеток лежит в основе увеличения числа нейронов и размера мозга", - объясняет доктор Альберт.
|
|
|
Команда обнаружила фактор, который присутствует у людей, но не у мышей. Используя технологию 3D-культивирования клеток, группа проверила, может ли недавно идентифицированный фактор влиять на расширение неокортекса. "Благодаря исследованию, удостоенному Нобелевской премии в 2012 году, стало возможным превратить любую клетку в стволовую. Затем такая стволовая клетка может быть преобразована в трехмерную ткань, напоминающую орган, например, мозг. Стволовые клетки человека позволяют изучать развитие и болезни непосредственно в тканях человека", - объясняет доктор Альберт. Эти трехмерные культуры мозга, или органоиды мозга, могут не напоминать мозг нетренированному глазу, но они имитируют клеточную сложность развивающегося мозга. "В развивающемся мозге присутствует большинство типов клеток. Они взаимодействуют, передают сигналы и расположены аналогично человеческому мозгу", - говорит доктор Альберт. Используя трехмерные органоиды мозга, группа смогла показать, что фактор роста, известный как эпирегулин, действительно способствует делению и расширению стволовых клеток в развивающемся мозге.
|
|
|
|
"Зная, что эпирегулин стимулирует рост стволовых клеток неокортекса человека, мы оглянулись на ген, который кодирует эпирегулин, и попытались проследить его эволюционное древо", - говорит ведущий автор исследования Паула Кубильос, докторант CRTD. Этот ген не уникален для человека, но также присутствует у других приматов и даже у мышей. "Однако эпирегулин не вырабатывается в развивающемся мозге мыши, потому что ген постоянно отключен и не используется. Нам было интересно понять, есть ли какие-либо различия в том, как работает эпирегулин у людей и других приматов", - объясняет Кубильос. Исследователи снова обратились к технологии 3D-культивирования. Используя стволовые клетки гориллы, исследователи создали органоиды мозга гориллы. "Гориллы - вымирающий вид. Мы очень мало знаем о развитии их мозга. Органоиды, изготовленные из стволовых клеток, предлагают способ изучить развитие их мозга, вообще не взаимодействуя с биологическим видом", - говорит доктор Альберт.
|
|
|
|
Сравнивая действие эпирегулина на органоиды мозга человека и гориллы, команда обнаружила, что добавление эпирегулина к органоидам мозга гориллы может еще больше способствовать размножению стволовых клеток. Однако добавление еще большего количества эпирегулина к органоидам человеческого мозга не дало такого же эффекта. Это может быть связано с тем, что неокортекс человека уже расширился в очень значительной степени. "В отличие от ранее выявленных факторов, эпирегулин как таковой, по-видимому, не является уникальным для человека. Вместо этого количество фактора роста, по-видимому, является решающим регулятором межвидовых различий", - заключает доктор Альберт. Это исследование не только расширяет наше понимание уникальности человека, но и подчеркивает важность новых технологий, которые предлагают этичные и неинвазивные дополнения к исследованиям на животных.
|
|
|
|
Источник
|
